Автoры: Гарипoв Олег Марcoвич, Муcтафин Эдвин Ленарoвич.
Группа изoбретений предназначена для нефтедoбывающей прoмышленнocти, oтнocитcя к cкважиннoму oбoрудoванию и мoжет быть иcпoльзoвана при дoбычи флюида или закачке рабoчего агента в cкважину c одним или неcколькими плаcтами. Техничеcкий результат - уменьшение металлоемкоcти cкважинной камеры и увеличение cрока экcплуатации отдельных ее элементов. По-первому варианту, cкважинная камера cоcтоит из неcущей трубы, концы которой имеют либо наружную или внутреннюю, или же наружную и внутреннюю соединительные резьбы, кармана выполненного с внутренними расточками, посадочными поверхностями и, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием, расположенным в стенке, и представляющего собой участок трубы, концы которой имеют либо наружную или внутреннюю, или же наружную и внутреннюю соединительные резьбы, карман выполнен с заглушенным или с открытым нижним концом, верхнего наконечника, состоящего из соединенных между собой по месту сопряжения наружных поверхностей направляющего элемента, имеющего внутреннюю полость, и трубчатого элемента, внутренние полости которых сообщаются между собой посредством выреза, расположенного в стенке трубчатого элемента и выполненного с возможностью прохождения в нем канатного инструмента, в нижний конец трубчатого элемента установлена несущая труба посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы, а в верхний конец трубчатого элемента установлена внутренняя оправка посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы, выполненная с возможностью вращения и направления канатного инструмента, внутренняя полость направляющего элемента выполнена с возможностью направленного прохождения по ней в карман канатного инструмента, в нижней части направляющего элемента установлен карман посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы, несущая труба и карман расположены параллельно или наклонно между собой. По-второму варианту, нижний конец трубчатого элемента скважинной камеры выполнен заглушенным. Изобретение развито в зависимых пунктах формулы. 2 н. и 23 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение предназначено для нефтедобывающей промышленности, относится к скважинному оборудованию и может быть использовано при добычи флюида (нефти, газа и др.) или закачке рабочего агента в скважину с одним или несколькими пластами.
Известна «КАМЕРА СКВАЖИННАЯ», содержащая несущую трубу, карман, ориентирующий ниппель, верхний наконечник, гидравлический канал (Патент
2260108, Е21В 23/02, 10.09.2005 г.).
Недостатком известного решения является сложность конструкции, большая металлоемкость, обусловленная сложным размещением конструктивных элементов, а именно размещением направляющей трубы в виде вставного кармана внутри корпуса несущей трубы, очень сложным и сокращающим срок эксплуатации устройства является сварное выполнение верхнего и нижнего наконечников, перекрывающих отверстия из несущей трубы в направляющую трубу с образованием проходного канала для установки в кармане оборудования.
Наиболее близким к предлагаемому изобретению является «Скважинная камера Шарифова для съемных клапанов», включающая рубашку в виде участка трубы, верхний наконечник с верхней трубной резьбой и внутренней оправкой для вращения и направления канатного инструмента - консольного отклонителя, кармана с внутренними расточками, посадочными поверхностями и с одним или несколькими пропускными каналами, с возможностью гидравлического сообщения его полости с пространством за карманом и рубашкой, направляющий элемент для съемного клапана, при этом рубашка и карман имеют наружную или внутреннюю, или же наружную и внутреннюю соединительные резьбы, а верхний наконечник выполнен с резьбовым или резьбовым и сварным соединением с рубашкой и карманом (Патент
2292439, Е21В 23/03; Е21В 34/06, 27.01.2007, прототип).
Недостатком прототипа является сложность конструкции, большая металлоемкость, обусловленная сложным размещением конструктивных элементов, а именно размещением кармана внутри рубашки большого размера. Жесткое крепление кармана к внутренней поверхности рубашки приводит к ослаблению конструкции, сокращению срока ее эксплуатации, кроме этого, данная конструкция не подлежит ремонту и предполагает одноразовое использование в случае порчи, например, коррозии или отложений солей в кармане, ограничение использование конструкции из-за невозможности работы плунжером и геофизическими приборами, которые застревают в полости верхнего наконечника в зоне расположения направляющих. Кроме того, при выходе флюида из клапана в карман и в затрубное пространство скважины получаются значительные гидравлические сопротивления, так как в отличие от клапана, имеющего несколько радиально расположенных пропускных отверстий - гидравлических каналов, в кармане имеется только один выходящий гидравлический канал и при установке газлифтного клапана только одно его отверстие располагается напротив отверстия кармана, а остальные выходят в проточенный паз кармана, что ведет к быстрому размыву стенки несущей трубы скважинной камеры.
Предлагаемое техническое решение позволяет избежать указанные выше недостатки, в том числе, упрощает конструкцию и продлевает срок эксплуатации скважинной камеры позволяет также проводить ремонтные работы скважинной камеры, а именно раздельно заменять или ремонтировать несущую трубу и/или карман в зависимости от их износа, позволяет проводить ремонтные фрезерные работы внутри верхнего наконечника во внутренней полости направляющего элемента для создания четких границ, в том числе паза, проточки или выступа, что позволит отказаться от установки съемных направляющих, которые быстро изнашиваются, срываются и часто приводят к аварийным ситуациям.
Поставленная цель достигается тем, что скважинная камера включает несущую трубу, концы которой имеют либо наружную или внутреннюю, или же наружную и внутреннюю соединительные резьбы, карман, выполненный с внутренними расточками, посадочными поверхностями и, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием, расположенным в стенке, и представляющий собой участок трубы, концы которой имеют либо наружную или внутреннюю, или же наружную и внутреннюю соединительные резьбы, карман выполнен с заглушенным или с открытым нижним концом, верхний наконечник, состоящий из соединенных между собой по месту сопряжения наружных поверхностей направляющего элемента, имеющего внутреннюю полость, и трубчатого элемента, внутренние полости которых сообщаются между собой посредством выреза, расположенного в стенке трубчатого элемента и выполненного с возможностью прохождения в нем канатного инструмента, в нижний конец трубчатого элемента установлена несущая труба посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы, а в верхний конец трубчатого элемента установлена внутренняя оправка посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы, выполненная с возможностью вращения и направления канатного инструмента, внутренняя полость направляющего элемента выполнена с возможностью направленного прохождения по ней в карман канатного инструмента, в нижнюю часть направляющего элемента установлен карман посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы, несущая труба и карман расположены параллельно или наклонно между собой, кроме этого, карман и несущая труба снабжены телескопическим соединением, герметично соединяющим открытый нижний конец кармана с внутренней полостью несущей трубы, снабженной отверстием в стенке, или герметично соединяющим отверстие в стенке кармана с внутренней полостью несущей трубы, снабженной отверстием в стенке, нижний конец несущей трубы выполнен заглушенным или открытым, в котором установлен переходник или переводник (Вариант 1).
Скважинная камера включает карман, выполненный с внутренними расточками, посадочными поверхностями и, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием, расположенным в стенке, и представляющий собой участок трубы, концы которой имеют либо наружную или внутреннюю, или же наружную и внутреннюю соединительные резьбы, карман выполнен с заглушенным или с открытым нижним концом, верхний наконечник, состоящий из соединенных между собой по месту сопряжения наружных поверхностей направляющего элемента, имеющего внутреннюю полость, и трубчатого элемента, внутренние полости которых сообщаются между собой посредством выреза, расположенного в стенке трубчатого элемента и выполненного с возможностью прохождения в нем канатного инструмента, нижний конец трубчатого элемента выполнен заглушенным, а в верхний конец трубчатого элемента установлена внутренняя оправка посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы, выполненная с возможностью вращения и направления канатного инструмента, внутренняя полость направляющего элемента выполнена с возможностью направленного прохождения по ней в карман канатного инструмента, в нижнюю часть направляющего элемента установлен карман посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы (Вариант 2),
кроме этого, участок трубы в качестве кармана выполнен из насосно-компрессорных или бурильных труб, верхний наконечник выполнен монолитным или сборным, карман выполнен монолитным или сборным и в нижней его части установлен переходник или переводник, и/или контейнер-накопитель, на боковой поверхности внутренней полости направляющего элемента выполнен выступ для направленного прохождения по нему в карман канатного инструмента, причем выступ выполнен в виде накладок, на боковой поверхности внутренней полости направляющего элемента выполнен паз или проточка для направленного прохождения по нему в карман канатного инструмента, карман выполнен из коррозионно-стойкого материала или из материала с антикоррозионным покрытием, контейнер-накопитель представляет собой патрубок или трубу, карман и/или верхний наконечник выполнены из немагнитного материала, из материала или имеют покрытие из термо-, кислото-, маслостойкого материала, все внутренние и внешние поверхности скважинной камеры выполнены обтекаемыми и со сглаженными выступами, пропускные отверстия расположены радиально или вертикально, равномерно или неравномерно, в один ряд или несколько рядов и сориентированы в противоположную от несущей трубы сторону, а также снабжены защитным элементом.
На фигуре 1 изображена скважинная камера в разрезе с монолитным выполнением верхнего наконечника (Вариант 1), на фиг.2 изображена скважинная камера в разрезе с составным выполнением верхнего наконечника и с телескопическим соединением (Вариант 1), на фиг.3 изображено сечение А-А дет.поз.5 и 7, на фиг.4 изображено сечение В-В дет.поз.5 и 7, на фиг.5 изображена скважинная камера в разрезе с монолитным выполнением трубчатого элемента верхнего наконечника с заглушенным концом (Вариант 2).
ВАРИАНТ 1
Скважинная камера состоит из несущей трубы 1, верхнего наконечника 2, внутренней оправкой 3 и кармана 4.
Верхний наконечник 2 представляет собой соединенные между собой по месту сопряжения их наружных поверхностей направляющего элемента 5, имеющего внутреннюю полость 6 и трубчатого элемента 7. Верхний наконечник 2 выполнен сборным или монолитным.
Внутренние полости 6 и 8 направляющего 5 и трубчатого элементов 7 сообщаются между собой посредством выреза 9, расположенного в стенке трубчатого элемента 7 и выполненного с возможностью прохождения в нем канатного инструмента из внутренней полости 8 трубчатого элемента 7 во внутреннюю полость 6 направляющего элемента 5, т.е. размер выреза 9 сопоставим с диаметром канатного инструмента - инструмента установки или извлечения газлифтного клапана, что позволяет безопасно применять плунжер и геофизический прибор диаметром, большим размера выреза 9.
Трубчатый элемент 7 представляет собой участок трубы, например НКТ. Нижний конец трубчатого элемента 7 выполнен с внутренней соединительной резьбой или без резьбы и в него устанавливают несущую трубу 1. Верхний конец трубчатого элемента 7 выполнен с внутренней соединительной резьбой или без резьбы, который соединяют с внутренней оправкой 3.
Внутренняя полость 6 направляющего элемента 5 выполнена с возможностью направленного прохождения по ней в карман 4 канатного инструмента и предназначена для точной установки или извлечения газлифтного клапана из кармана 4. Для направленного прохождения канатного инструмента в карман 4 на боковой поверхности внутренней полости 6 направляющего элемента 5 выполнен выступ, паз или проточка. При этом выступ выполнен, например, в виде накладок (не показано).
В нижней части направляющего элемента 5 установлен карман 4 при помощи внутренней соединительной резьбы или без резьбы.
Внутренняя оправка 3 выполнена с возможностью вращения и направления канатного инструмента в виде консольного отклонителя и установлена посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы в верхнем наконечнике 2.
Несущая труба 1 представляет собой участок трубы, например НКТ, концы которой имеют либо наружные, либо внутренние, либо наружную и внутреннюю соединительные резьбы или проточки для соединения с нефтепромысловым оборудованием. Нижний конец несущей трубы 1 выполнен заглушенным или открытым с внутренней соединительной резьбой или без резьбы, с которым соединяют переходник или переводник 10.
Карман 4 представляет собой участок трубы, например НКТ, концы которой имеют либо наружную или внутреннюю, или же наружную и внутреннюю соединительные резьбы. Карман 4 выполнен монолитным или сборным и с внутренними расточками 11 и 12, посадочными поверхностями 13 и 14 и снабжен, по меньшей мере, с одним пропускным отверстием 15, расположенным в стенке, для гидравлического сообщения с затрубным пространством за карманом 4.
Карман 4 выполнен с заглушенным или открытым нижним концом, в который установлен переходник или переводник 10, и/или контейнер-накопитель. Кроме этого, карман 4 выполнен из коррозионно-стойкого материала, например, из цветного металла, полимера, или материала с антикоррозионным покрытием, например, выполненным методом хромирования, фосфатирования металлической поверхности.
Для предотвращения размыва стенки несущей трубы 1 потоком флюида, выходящего, по меньшей мере, из одного пропускного отверстия 15, расположенного в стенке кармана 4, пропускные отверстия 15 расположены, по меньшей мере, в один ряд, радиально или вертикально, равномерно или неравномерно по длине окружности кармана 4 или по вертикали кармана 4 и сориентированы в противоположную от несущей трубы 1 сторону. Кроме этого, пропускные отверстия 15 снабжены защитным элементом, например, в виде сетки (не показано) для защиты от мусора.
Контейнер-накопитель представляет собой участок трубы, предназначен для сбора и накопления мусора и необходим в случаях невозможности полного извлечения поврежденного газлифтного клапана, когда части обломки газлифтного клапана под воздействием ударного канатного инструмента перемещаются из внутренней полости кармана 4 в контейнер-накопитель (не показано).
Несущая труба 1 и карман 4 размещены параллельно или наклонно между собой.
Несущая труба 1, трубчатый элемент 7 и карман 4 в поперечном сечении представляют собой окружность или эллипс.
Для гидравлического сообщения внутренних полостей кармана 4, несущей трубы 1 с затрубным пространством через пропускные отверстия 15 в стенке несущей трубы 1 выполнено отверстие 17.
Карман 4 и несущая труба 1 дополнительно снабжены телескопическим соединением 18, герметично соединяющим карман 4 с внутренней полостью несущей трубы 1. Герметичное соединение кармана 4 с несущей трубой 1 осуществляется посредством герметизирующего уплотнения 19.
В случае, когда карман 4 выполнен с открытым нижним концом, телескопическое соединение 18 герметично соединяет открытый нижний конец кармана 4 с внутренней полостью несущей трубы 1, снабженной отверстием 17 в стенке.
В случае, когда карман 4 выполнен с заглушенным нижним концом, телескопическое соединение 18 герметично соединяет отверстие в стенке кармана 4 с внутренней полостью несущей трубы 1, снабженной отверстием 17 в стенке.
В случае жесткого - на сварке - телескопического соединения кармана 4 с несущей трубой 1 можно обойтись без уплотнительных элементов.
Для улучшения проходимости канатного инструмента все внутренние и внешние поверхности скважинной камеры выполнены обтекаемыми, со сглаженными выступами составных элементов.
Контейнер-накопитель представляет собой патрубок или трубу.
Карман 4 и/или верхний наконечник 2 выполнены из немагнитного материала, из материала или имеют покрытие из термо-, кислото-, маслостойкого материала.
ВАРИАНТ 2
Скважинная камера состоит из верхнего наконечника 2, внутренней оправкой 3 и кармана 4.
Верхний наконечник 2 представляет собой соединенные между собой по месту сопряжения их наружных поверхностей направляющего элемента 5, имеющего внутреннюю полость 6, и трубчатого элемента 7. Верхний наконечник 2 выполнен сборным или монолитным.
Внутренние полости 6 и 8 направляющего 5 и трубчатого элементов 7 сообщаются между собой посредством выреза 9, расположенного в стенке трубчатого элемента 7 и выполненного с возможностью прохождения в нем канатного инструмента из внутренней полости трубчатого элемента 7 во внутреннюю полость направляющего элемента 5, т.е. размер выреза 9 сопоставим с диаметром канатного инструмента - инструмента установки или извлечения клапана, что позволяет безопасно применять плунжер и геофизический прибор.
Трубчатый элемент 7 представляет собой участок трубы, например НКТ. Нижний конец трубчатого элемента 7 выполнен заглушенным 20, например, посредством пробки. Верхний конец трубчатого элемента 7 выполнен с внутренней соединительной резьбой или без резьбы, в который устанавливают внутреннюю оправку 3.
Внутренняя полость 6 направляющего элемента 5 выполнена с возможностью направленного прохождения по ней в карман 4 канатного инструмента и предназначена для точной установки или извлечения газлифтного клапана из кармана 4. Для направленного прохождения канатного инструмента в карман 4 на боковой поверхности внутренней полости 6 направляющего элемента 5 выполнен выступ, паз или проточка. При этом выступ выполнен, например, в виде накладок (не показано).
В нижней части направляющего элемента 5 установлен карман 4 при помощи внутренней соединительной резьбой или без резьбы.
Внутренняя оправка 3 выполнена с возможностью вращения и направления канатного инструмента в виде консольного отклонителя и установлена посредством внутренней соединительной резьбы или без резьбы в верхнем наконечнике 2.
Карман 4 представляет собой участок трубы, например НКТ, концы которой имеют либо наружную или внутреннюю, или же наружную и внутреннюю соединительные резьбы. Карман 4 выполнен монолитным или сборным и с внутренними расточками 11 и 12, посадочными поверхностями 13 и 14 и, по меньшей мере, одним пропускным отверстием 15, расположенным в стенке. Карман 4 выполнен с заглушенным или открытым нижним концом, в который установлен переходник или переводник 10, и/или контейнер-накопитель. Карман 4 выполнен из коррозионно-стойкого материала, например, из цветного металла, полимера, или материала с антикоррозионным покрытием, например, хромированной стали.
Трубчатый элемент 7 и карман 4 в поперечном сечении представляет собой окружность или эллипс.
Для улучшения проходимости канатного инструмента все внутренние и внешние поверхности скважинной камеры выполнены обтекаемыми, со сглаженными выступами составных элементов.
Вариант 1 отличается от Варианта 2 тем, что скважинная камера по Варианту 2 не содержит несущую трубу 1 со всеми вытекающими из этого конструктивными элементами.
Скважинная камера работает следующим образом (ВАРИАНТ 1).
Скважинную камеру с помощью присоединительных труб (сверху и снизу) соединяют с НКТ, спускают в скважину и размещают на заданной глубине. Затем при помощи тросовой техники и канатного инструмента осуществляют установку необходимого оборудования.
Для этого посредством канатного инструмента в виде консольного отклонителя типа ОКС (далее по тексту - инструмент ОКС) в карман 4 устанавливают съемный клапан, например, газлифтный клапан (на фигуре не показано). Сначала инструмент ОКС спускают внутрь несущей трубы 1 чуть ниже скважинной камеры, затем его приподнимают, чтобы обеспечить взаимодействие внутренней оправки 3 с инструментом ОКС, в результате этого взаимодействия начинают отклонять, вращать инструмент ОКС и тем самым направлять газлифтный клапан в сторону кармана 4 во внутреннюю полость 6 направляющего элемента 5 через вырез 9 в стенке трубчатого элемента 7. Далее, опуская инструмент ОКС, вводят газлифтный клапан в посадочную поверхность 13 кармана 4 и устанавливают его. Когда фиксатор газлифтного клапана в виде, например, цанги зафиксируется в определенном месте посадочной поверхности 14 кармана 4, а манжеты газлифтного клапана (не показано) установятся во внутренние расточки 11 и 12 кармана 4, газлифтный клапан установлен. При этом гидравлические каналы газлифтного клапана установятся напротив посадочной поверхности 13, имеющего, по меньшей мере, одно пропускное отверстие 15.
Извлечение газлифтного клапана, установленного в скважинную камеру, осуществляют при помощи инструмента ОКС, соединенного с ловильным инструментом, который первоначально спускают на проволоке ниже скважинной камеры.
При подъеме инструмента вверх осуществляют процесс аналогичный описанному процессу установке газлифтного клапана, а именно после ориентации и срабатывании инструмента ОКС, ловильный инструмент попадает во внутреннюю полость 6 направляющего элемента 5 через вырез 9 в стенке трубчатого элемента 7, после чего осуществляют залавливание газлифтного клапана и его извлечение из кармана 4 и затем из скважины.
Скважинная камера при использовании иных дополнительных конструктивных элементов работает следующим образом (ВАРИАНТ 1).
Скважинную камеру устанавливают в скважине на НКТ с возможностью перепуска газа или жидкости из затрубного пространства во внутреннюю полость НКТ, то есть с использованием телескопического соединения 18 и пропускного отверстия 15.
Газ или жидкость подают по затрубному пространству, которые проходят через, по меньшей мере, одно пропускное отверстие 15 в стенке кармана 4, далее через стандартный одноштуцерный газлифтный клапан и телескопическое соединение 18 попадает через отверстие 17 внутрь несущей трубы 1. Таким образом, осуществляют соединение затрубного пространства скважины с внутренней полостью НКТ. При этом газ или жидкость, попадая во внутрь НКТ, производит работу по подъему жидкости по НКТ, обеспечивая газлифтный способ добычи.
В случае применения вместо стандартного газлифтного клапана, например, клапана с отверстием в клапанной головке, то попадание газа или жидкости в несущую трубу 1 и, соответственно, во внутреннюю полость НКТ, можно обеспечить при использовании скважинной камеры для съемных клапанов, в которой карман 4 выполнен с заглушенным концом.
Скважинная камера работает следующим образом (ВАРИАНТ 2).
Установку газлифтного клапана в карман 4 осуществляют на устье скважины, затем с помощью присоединительных труб (сверху и снизу) соединяют с НКТ, спускают в скважину и размещают на заданной глубине. Затем при помощи тросовой техники и канатного инструмента осуществляют установку необходимого оборудования.
Предлагаемое техническое решение позволяет упростить конструкцию, снизить металлоемкость, за счет использования несущей трубы и клапана меньшего диаметра, а также позволяет продлить срок эксплуатации скважинной камеры в результате возможности раздельной замены или ремонта несущей трубы или кармана в зависимости от их износа, что позволяет их использовать многократно.
Предлагаемая конструкция позволяет отказаться от установки съемных направляющих, которые быстро изнашиваются, срываются и приводят часто к аварийным ситуациям и дает возможность проведения ремонтных фрезерных работ внутри верхнего наконечника во внутренней полости направляющего элемента для создания четких границ, в том числе паза, проточки или выступа. Кроме того, в случае варианта 1 ориентирование пропускных отверстий в противоположную от несущей трубы сторону позволяет избежать ее размыва и повреждения и увеличивает срок эксплуатации несущей трубы.
